Réplication de l'ADN
La réplication de l’ADN est le processus par lequel une cellule copie son matériel génétique avant de le transmettre. Elle est dite semi-conservative : chacune des deux molécules obtenues associe un brin parental à un brin nouvellement synthétisé. La copie vise une très grande fidélité, mais elle n’est pas absolument parfaite ; des erreurs non corrigées peuvent devenir des mutations.
Initiation et progression des fourches
La copie commence à des origines de réplication. Une hélicase sépare localement les deux brins, des protéines stabilisent l’ADN simple brin et des topoisomérases dissipent les contraintes de torsion. La zone en Y où progresse cet ensemble constitue une fourche de réplication. Les cellules eucaryotes activent de nombreuses origines sur chaque chromosome, ce qui permet de copier un grand génome pendant la phase S du cycle cellulaire.
Les ADN polymérases ajoutent les nucléotides dans le sens 5′ vers 3′ et ont besoin d’une extrémité amorcée. Comme les deux brins parentaux sont antiparallèles, le brin directeur est synthétisé de façon continue, tandis que le brin retardé est produit par fragments d’Okazaki. Les amorces d’ARN sont ensuite retirées, les intervalles complétés et les fragments réunis par une ADN ligase.
Fidélité, réparation et limites
La complémentarité des bases, la sélection des nucléotides par les polymérases, leur activité de relecture et les systèmes de réparation post-réplicative réduisent fortement le nombre d’erreurs persistantes. Une mutation n’est donc pas synonyme de simple erreur momentanée de polymérase : elle suppose qu’une modification échappe aux corrections et soit fixée dans une molécule transmise.
La réplication doit aussi être distinguée de la recombinaison méiotique. Les échanges entre chromosomes homologues ne constituent pas des « erreurs de lecture » de la réplication, même si réplication, réparation et recombinaison utilisent certains mécanismes moléculaires communs. Chez les eucaryotes à chromosomes linéaires, la copie des extrémités pose en outre un problème particulier compensé, dans certaines cellules, par la télomérase.